Hromatīns ir viela, ko izmanto hromosomu veidošanai. Nedaudz sīkāk - hromatīnu veido DNS, RNS un dažādi proteīni. Tas atrodas katras šūnas kodolā, kas veido cilvēku. Šī viela pārstāv aptuveni divus metrus DNS molekulas hiperkompaktā formā. Savukārt šūnas kodola aptuvenais garums ir no 5 līdz 7 mikrometriem.
Kas ir hromatīns
Satura rādītājs
Kas attiecas uz hromatīna bioloģijas definīciju, tas attiecas uz veidu, kā DNS tiek parādīts šūnas kodolā. Tā ir eikariotu hromosomu pamatviela un pieder DNS, RNS un olbaltumvielu savienojumam, kas atrodas eikariotu šūnu starpfāzu kodolā un veido šo šūnu genomu, kura funkcija ir veidot hromosomu tā, lai tā būtu integrēties šūnas kodolā. Olbaltumvielas ir divu veidu: histoni un olbaltumvielas, kas nav histoni.
Hromatīna vēsture
Šī viela tika atklāta 1880. gadā, pateicoties zinātniekam Valteram Flemmingam, kurš tam piešķīra šo vārdu, jo viņš mīl krāsas. Tomēr četrus gadus vēlāk Flemminga stāstus atklāja pētnieks Albrehts Kosels. Kas attiecas uz sasniegumiem hromatīna struktūras noteikšanā, tie bija ļoti trūcīgi, tikai 1970. gados, kad pirmos hromatīna šķiedru novērojumus varēja veikt, pateicoties jau izveidotajai elektronu mikroskopijai, kas kas atklāja nukleosomas esamību, pēdējā bija hromatīna bāzes vienība, kuras struktūra tika skaidrāk detalizēta, izmantojot rentgena kristālogrāfiju 1997. gadā.
Hromatīna veidi
To klasificē divos veidos: euhromatīns un heterohromatīns. Pamata vienības, kas veido hromatīnu, ir nukleosomas, kuras veido aptuveni 146 bāzes pāri garumā, kas savukārt ir saistītas ar specifisku astoņu nukleosomu histonu kompleksu. Veidi ir sīki aprakstīti zemāk:
Heterohromatīns
- Tā ir šīs vielas viskompaktākā izpausme, tā nemaina tā blīvēšanas līmeni visā šūnu ciklā.
- Tas sastāv no ļoti atkārtotām un neaktīvām DNS sekvencēm, kas neatkārtojas un neveido hromosomas centromēru.
- Tās funkcija ir aizsargāt hromosomu integritāti, pateicoties blīvai un regulārai iesaiņošanai ar gēniem.
To var identificēt ar gaismas mikroskopu ar tumšu krāsu tā blīvuma dēļ. Heterohromatīns ir sadalīts divās grupās:
Konstitūcijas
Tas šķiet ļoti kondensēts ar atkārtotām sekvencēm visos šūnu tipos, un to nevar pārrakstīt, jo tas nesatur ģenētisko informāciju. Tie ir visu hromosomu centromeri un telomeri, kas neizpauž savu DNS.
Neobligāti
Dažādos šūnu tipos tas ir atšķirīgs, tas kondensējas tikai noteiktās šūnās vai noteiktos šūnu attīstības periodos, piemēram, Barr korpusā, kas veidojas tāpēc, ka izvēles heterohromatīnam ir aktīvi reģioni, kurus var transkribēt noteiktos apstākļos un īpašībās. Tas ietver arī satelīta DNS.
Euhromatīns
- Euhromatīns ir tā daļa, kas paliek mazāk kondensētā stāvoklī nekā heterohromatīns un šūnu cikla laikā tiek izplatīta visā kodolā.
- Tas pārstāv hromatīna aktīvo formu, kurā tiek pārrakstīts ģenētiskais materiāls. Tā mazāk kondensētais stāvoklis un spēja dinamiski mainīties padara transkripciju iespējamu.
- Ne viss tas tiek transkribēts, tomēr pārējais parasti tiek pārveidots par heterohromatīnu, lai saspiestu un aizsargātu ģenētisko informāciju.
- Tās struktūra ir līdzīga pērļu kaklarotai, kur katra pērle attēlo nukleosomu, kas sastāv no astoņiem proteīniem, ko sauc par histoniem, ap tiem ir DNS pāri.
- Atšķirībā no heterohromatīna, euhromatīna blīvēšana ir pietiekami zema, lai ļautu piekļūt ģenētiskajam materiālam.
- Pēc laboratorijas testus, to var identificēt ar optisko mikroskopu, jo tās struktūra ir vairāk atdalīta, un tas ir piesātināts ar gaismas krāsu.
- Prokariotu šūnās tā ir vienīgā sastopamā hromatīna forma, tas var būt saistīts ar faktu, ka heterohromatīna struktūra attīstījās gadus vēlāk.
Hromatīna loma un nozīme
Tās funkcija ir nodrošināt ģenētisko informāciju, kas nepieciešama šūnu organoīdiem, lai veiktu olbaltumvielu transkripciju un sintēzi. Viņi arī pārraida un saglabā DNS saturošo ģenētisko informāciju, dublējot DNS šūnu reprodukcijā.
Turklāt šī viela atrodas arī dzīvnieku pasaulē. Piemēram, hromatīna dzīvnieku šūnā dzimuma hromatīns veido kondensētu hromatīna masu saskarnes kodolā, kas attēlo inaktivētu X hromosomu, kas pārsniedz zīdītāju kodola pirmo numuru. Tas ir pazīstams arī kā Barra korpuss.
Tam ir būtiska regulējoša loma gēnu ekspresijā. Dažādos blīvēšanas stāvokļus var saistīt (kaut arī ne viennozīmīgi) ar transkripcijas pakāpi, ko uzrāda šajos apgabalos sastopamie gēni. Hromatīns ir ļoti represīvs transkripcijai, jo DNS saistīšanās ar dažādiem proteīniem apgrūtina dažādu RNS polimerāžu apstrādi. Tādēļ ir dažādas hromatīna pārveidošanas un histona modifikācijas iekārtas.
Pašlaik pastāv tā sauktais " histone kods ". Dažādos histonos var veikt pēctranslācijas modifikācijas, piemēram, metilēšanu, acetilēšanu, fosforilēšanu, parasti ievada pie lizīna vai arginīna atlikumiem. Acetilēšana ir saistīta ar transkripcijas aktivizēšanu, jo, kad lizīns tiek acetilēts, kopējais histona pozitīvais lādiņš samazinās, tādējādi tam ir mazāka afinitāte pret DNS (kas ir negatīvi uzlādēta).
Līdz ar to DNS ir mazāk piesaistīts, tādējādi ļaujot piekļūt ar transkripcijas mehānismu. Turpretim metilēšana ir saistīta ar transkripcijas represijām un spēcīgāku saistīšanos ar DNS-histonu (lai gan tas ne vienmēr ir taisnība). Piemēram, raugā S. pombe metilēšana pie histona 3 9. lizīna atlikumiem ir saistīta ar heterohromatīna transkripcijas nomākšanu, savukārt metilēšana pie 4. lizīna atlikuma veicina gēnu ekspresiju.
Fermenti, kas veic histona modifikācijas funkcijas, ir histona acetilāzes un deacetilāzes, kā arī histona metilāzes un demetilāzes, kas veido dažādas ģimenes, kuru pārstāvji ir atbildīgi par konkrēta atlikuma modificēšanu histonu garajā astē.
Papildus histona modifikācijām ir arī hromatīna pārveidošanas mašīnas, piemēram, SAGA, kas ir atbildīgas par nukleosomu pārvietošanu, vai nu pārvietojot, pagriežot vai pat daļēji atbruņojot, noņemot dažus no nukleosomu veidojošajiem histoniem un pēc tam tos atgriežot. Parasti hromatīna pārveidošanas mašīnas ir būtiskas transkripcijas procesam eikariotos, jo tās ļauj piekļūt polimerāzēm un to procesivitāti.
Cits veids, kā hromatīnu atzīmēt kā "neaktīvu", var notikt DNS metilēšanas līmenī citozīnos, kas pieder CpG dinukleotīdiem. Parasti DNS un hromatīna metilēšana ir sinerģiski procesi, jo, piemēram, kad metilē DNS, ir histonu metilējošie enzīmi, kas var atpazīt metilētos citozīnus un metilētos histonus. Līdzīgi fermenti, kas metilē DNS, var atpazīt metilētos histonus un tāpēc turpināt metilēšanu DNS līmenī.
Bieži uzdotie jautājumi par hromatīnu
Kādas ir hromatīna īpašības?
To raksturo tas, ka tajā ir gandrīz divreiz vairāk olbaltumvielu nekā ģenētiskajā materiālā. Vissvarīgākie proteīni šajā kompleksā ir histoni, kas ir mazi pozitīvi uzlādēti proteīni, kas elektrostatiskās mijiedarbības ceļā saistās ar DNS. Arī hromatīnā ir vairāk nekā tūkstotis dažādu histona proteīnu. Hromatīna pamatvienība ir nukleosoma, kas sastāv no histonu un DNS savienošanās.Kā tiek veidots hromatīns?
To veido olbaltumvielu, ko sauc par histoniem, kas ir pamata proteīni, kas veidoti no arginīna un lizīna, kombinācija ar DNS un RNS, kur funkcija ir veidot hromosomu tā, lai tā būtu integrēta šūnas kodolā.Kāda ir hromatīna struktūra?
Hromatīna ultrastruktūras pamatā ir: histoni, veidojot nukleosomas (astoņi histona proteīni + viena 200 bāzes DNS šķiedras pāri). Katra nukleosoma asociējas ar dažāda veida histonu H1 un veidojas kondensēts hromatīns.Kāda ir atšķirība starp hromatīnu un hromosomu?
Kas attiecas uz hromatīnu, tā ir šūnas kodola pamatviela, un tā ķīmiskā uzbūve ir vienkārši DNS pavedieni dažādās kondensācijas pakāpēs.No otras puses, hromosomas ir šūnas struktūras, kas satur ģenētisko informāciju, un katru hromosomu veido DNS molekula, kas saistīta ar RNS un olbaltumvielām.
